国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

基于模糊控制的工藝空調溫濕度控制系統(tǒng)的設計

2018-08-20 09:58楊川蔡君巍
山東工業(yè)技術 2018年14期
關鍵詞:模糊控制溫濕度

楊川 蔡君巍

摘 要:為提高制絲、卷包車間生產區(qū)域工藝空調溫濕度控制精度,結合工藝空調在控制過程中溫度與濕度交叉耦合情況,采用模糊控制的方法,分析空調新風、送風、回風、區(qū)域相對溫度、相對濕度、含濕量等工藝參數對工藝空調溫濕度控制的影響。通過試驗結果表明,參數自調整模糊控制智能動態(tài)的修正在控制中出現(xiàn)的異常情況,降低工藝空調控制過程中非線性、滯后性、時變所帶來的影響,較人工調整使控制精度調整到一個高的水平。

關鍵詞:工藝空調;溫濕度;含濕量;模糊控制;PLC

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.001

卷煙企業(yè)生產車間工藝環(huán)境溫濕度的要求不同于一般的辦公室房間溫濕度,由于在卷煙煙絲生產與卷制過程中防止煙絲燥碎等生產問題的產生,對溫濕度較為敏感,為保證工藝質量的穩(wěn)定性,在重要的卷煙生成緩解溫濕度盡量減小波動,根據現(xiàn)場參數反饋,建立快速的響應系統(tǒng)[3]。

1 工藝空調的介紹

在煙草行業(yè),工藝空調機組用于卷煙生產環(huán)節(jié)中空氣溫濕度精細化調節(jié)的主要設備,一般由回風機段、混風段、排風段、過濾段、表冷段、加熱段、加濕段、新風段、送風機段組成。

生產區(qū)域中的空氣回風經過會風機段部分排出室外,剩余回風量與新風量摻兌后經過濾段過濾、表冷器降溫除濕、加熱器加熱,濕度過低時,經過加濕器加濕,經過送風機段將處理后的空氣送入生產區(qū)域,實現(xiàn)生產區(qū)域的溫濕度的調節(jié)作用。

工藝空調回風溫濕度的波動與制絲和卷包生產過程有很大關系,首先因煙絲過料水汽等會直接影響區(qū)域中的中濕度穩(wěn)定控制;其次,隨季節(jié)的不同,其變化規(guī)律也在改變,如果使用傳統(tǒng)的PID進行控制,多干擾因素的相互影響,PID控制會加劇區(qū)域中溫濕度的溫度和濕度的大幅度波動。[2]因此,工藝空調的控制一直根據傳感器參數進行人工控制,又因溫濕度變化的滿足一階慣性時滯與班組操作人員經驗不同,時常會造成溫濕度過度補償和補償不足的情況[4]。

2 在工藝空調中溫度和絕對濕度(含濕量)模糊控制原理

采用相對濕度控制,由于對空氣的處理是以溫度以及濕度兩個指標來衡量,在控制方面,溫度與濕度是兩個單閉環(huán),其兩者間在回路間不存在數據交換以及函數關系。[7]溫度波動將導致相對濕度偏離控制目標值,由此可見,這兩個控制回路都必須處于不斷調節(jié)狀態(tài)才可以滿足控制要求,在滿足精度的情況下,調節(jié)空氣狀態(tài)耗能較大。與以往模糊控制使用相對濕度不同,在該系統(tǒng)中采用含濕量代替相對濕度,在這種控制方式里,濕度的控制為系統(tǒng)的主控回路,表冷段在濕度超標的狀態(tài)下只需將表冷后溫度降到目標值再升溫,此時的溫濕度要求即可滿足要求。[8]在濕度低于目標的情況下,除濕段不會動作,此時只有溫度控制和加濕動作??刂七^程中,不會出現(xiàn)溫度和相對濕度的相互影響而導致各功能段頻繁動作。溫度控制回路做為副回路,其回路包含在濕度回路中,單一的控制回路使得溫度控制非常準確,且不會干擾濕度的控制目標。不會出現(xiàn)溫度和相對濕度的相互影響而導致各功能段頻繁動作,系統(tǒng)反應更準確、更迅速、且降低能耗[6]。

2.1 溫度含濕量控制

根據溫度和含濕量將坐標圖分成4個區(qū)域。如圖2所示。

其中區(qū)域1高溫度高含濕量,2區(qū)域為低溫高含濕量,3區(qū)域為低溫地含濕量,4區(qū)域為高溫低含濕量。由于空氣溫度和空氣相對濕度二者具有耦合關系,溫濕度兩個傳感器同時執(zhí)行控制勢必會帶來相互干擾,而采用含濕量來判斷是否需要加濕除濕,則不會受溫度控制指令帶來干擾。

2.2 絕對濕度

常規(guī)的溫濕度變送器只能檢測換環(huán)境的溫度和相對濕度,無法直接獲得對應的含濕量數據,因此需要通過溫度和相對濕度計算獲得含濕量值。根據空調送回風溫濕度變送器及區(qū)域內溫濕度變送器可將相對濕度轉化為含濕量。飽和水蒸氣分壓力:

2.3 輸入模糊化設計

模糊控制是一種基于語言規(guī)則與模糊推理的智能控制,它不依賴被控對象精確的數學模型,是在總結經驗基礎上實現(xiàn)自控的一種手段。[1] 對于生產車間溫濕度模糊控制器,設計了參數自調整模糊控制,結構如圖3所示:

2.4 模糊化控制規(guī)則設計

2.4.1 輸入模糊化

以溫度為例,被控對象的給定值為A,實測值為F(t),則閉環(huán)溫度偏差E=A-F(t),溫度偏差率為EC=E(t)-E(t-1)。

溫度偏差E及溫度偏差率EC的模糊語言變量分為:{負大,負中,負小,零,正小,正中,正大},表示符號為{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},論域為{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},隸屬度函數選擇三角形。

溫度控制量UT 的取值:{關閉,微開,小開,半開,小半開,大半開,全開},表示符號{CB,CM,CS,M,OS,OM,OB}.論域取值為{-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},語言值隸屬度函數同樣選擇三角形。

2.4.2 隸屬函數的確定

由于三角形隸屬度函數在輸入值變化時比正態(tài)分布或高斯模型具有更高的靈活性,因此,選用溫濕度偏差與偏差變化率均選取三角形隸屬度函數。如圖4所示,各輸入變量的隸屬度函數,選擇的模糊集寬度為9。

根據隸屬度函數對輸入變量量化的17個等級,其相應的隸屬度賦值如表2所示。

2.4.3 模糊控制規(guī)則

根據設備運行情況,得出模糊控制規(guī)則表,控制量總共有49條規(guī)則,每條規(guī)則對應不同的溫度偏差值、溫度偏差率和控制量的語言值。根據推理合成原則,輸出模糊集合。

利用判決結果可建立模糊控制器查詢表。

2.4.4 輸出反模糊化

根據模糊控制規(guī)則表,有模糊推理合成規(guī)則,而出模糊控制量,如表4所示。通過查表得出UT,乘以比例因子Ku,即查表得出的結果U即為控制量的值u。同溫度模糊控制器一樣,絕對濕度的控制器也采用上述結構。在這里不在詳述。

3 PLC實現(xiàn)含濕量模糊控制算法

在工業(yè)系統(tǒng)中,西門子PLC因運行穩(wěn)定可靠,廣泛應用于煙草行業(yè)工業(yè)控制中。系統(tǒng)的PLC選用了SIEMENS的S7-300系列。配置如下:CPU選用CPU315-2PN/DP,模擬量輸入模塊(AI)SM331(8X12位);模擬量輸出模塊(AO)SM332,(4X12位);電源模塊選用PS-307,5A,24VDC。

3.1 程序設計流程圖

模糊控制設計流程圖如圖5所示。

3.2 梯形圖程序設計

絕對濕度和溫度的控制進行分別閉環(huán)控制。絕對溫度的控制為主控制環(huán),溫度控制包含在主控制環(huán)中。

首先,將區(qū)域溫度和相對濕度數據,計算出區(qū)域的含濕量。將溫度,相對濕度和含濕量數據分別寫入PLC 的數據塊中DB78.DBD0,DB78.DBD4,DB78.DBD8中,采樣KED,KECD,KEU分別寫入PLC數據塊中DB78.DBD12,DB78.DBD16,DB78.DBD20. 將目標溫度和目標含濕量值放入DB78.DBD24,DB78.DBD28中;采樣計算Ed,Ecd置入 DB78.DBD32,DB78.DBD36.計算得出的模糊控制量Ud放入DB78.DBD40中。

本文將模糊論域{-3,-2,-1,0,1,2,3}轉換為{1,2,3,4,5,6,7},采用基址+變址的尋址方式將模糊控制量表中U的控制結果按由上到下、由左到右的順序依次填入PLC的數據DB塊DB79.DBD0~DB79.DBD192中。控制量的基址為0,其偏移地址為0+Ec×7+E。

因絕對濕度的調整會造成溫度的改變,因此需要根據當前絕對濕度及相對濕度計算溫度,將該溫度作為反饋值輸送給溫度模糊控制環(huán)中。因得知含濕量及相對濕度,不易計算溫度,因此通過查表法,來查找當前溫度。

根據車間生產溫濕度需求,將含濕量從10.0至22.99等130個絕對濕度區(qū)間,并建立DB100至DB230 數據塊。每一個DB數據塊對應一個含濕量。在每一個DB塊中記錄相對濕度與溫度的對應關系,因此,只要給出含濕量和相對濕度,既可以通過查表查找出相對應的一個唯一的溫度。

當誤差E為正大PB,誤差變化率Ec為負大NB時,E=+3,Ec=-3轉化為E=+7,Ec=1,所以可得到其偏移地址為E+Ec@7=7+0@7,進而控制量U的地址為E+Ec@7+0=7,則模糊控制量即為DB2.DB4中的內容:-1.然后再通過解模糊運算得出精確控制量u,通過模擬通道輸出,從而控制執(zhí)行機構輸出.

在Step7中通過一個系統(tǒng)組織塊OB1將組織塊OB35、控制功能塊FB41以及存儲系統(tǒng)數據塊結合成一個整體,以實現(xiàn)對溫濕度控制系統(tǒng)安全可靠地監(jiān)控。

4 結論

采用模糊控制前后的控制區(qū)域加濕過程進行分析,如圖6和圖7所示,圖6為系統(tǒng)使用前后30分鐘內加濕濕度變化曲線。人工操作將控制區(qū)域相對濕度由58.8%提升至65%,平均濕度提升7個百分點,用時22分鐘。在加濕過程中出現(xiàn)了濕度過渡補償現(xiàn)象。圖7是改為模糊控制后,控制區(qū)域濕度由54.6%提升至65%,平均濕度提升11個百分點,用時24分鐘,在加濕過程中未出現(xiàn)濕度過渡補償現(xiàn)象。

模糊控制是解決大時滯、非線性、建模困難的工業(yè)對象控制的一種較為適用的方法.而將PLC與模糊控制相結合,對一溫度和相對濕度為控制基準的控制動作分析,并經過對改造機組的運行記錄可以看出,采用含濕量代替相對是對作為溫濕度控制依據,能有效減少被調區(qū)域溫濕度波動程度,提高溫濕度控制精度,對提高工況的穩(wěn)定性和控制精度、縮短工況穩(wěn)定時間是一種行之有效的方法。

參考文獻:

[1]劉洪瑋,石瑞紅.溫濕度模糊控制系統(tǒng)的設計[J].工業(yè)儀表與自動化裝置,2009(08):85-87.

[2]胡寧,趙東標,楊勇生,朱劍英.遺傳算法與模擬退火算法混合策略模糊控制的研究[J].江蘇理工大學學報,1998,19(01):55-58.

[3]黃偉,熊偉鵬,車文學.模糊控制在風光混合儲能微網系統(tǒng)中的應用[J].現(xiàn)代電力,2017,34(01):31-35.

[4]彭勇剛.模糊控制工程應用若干問題研究[D].浙江,浙江大學出版社,2008.

[5]模糊控制表推導過程[DB/OL].2014-08-27.https://wenku.baidu.com/view/ad1a24ad7c1cfad6185fa74b.html.

[6]王國玲,李振宇.基于ARM7嵌入式模糊PID溫度控制系統(tǒng)[J].集美大學學報(自然科學版),2013(01) .

[7]王艷,盧斌,問增杰.基于PLC與模糊PI算法的退火爐溫度控制系統(tǒng)[J].自動化與儀表,2012(11).

[8]向虹霖.基于PLC的模糊控制應用研究[D].西南石油大學,2010.

作者簡介:楊川(1986-),男,山東濟南人,研究生,助理工程師,研究方向:工業(yè)自動化控制。

猜你喜歡
模糊控制溫濕度
蛋雞育雛育成舍環(huán)境控制技術
檔案庫房溫濕度記錄統(tǒng)計及調控
基于dSPACE和PLC的控制算法測試系統(tǒng)設計
模糊控制算法在發(fā)動機排氣管道有源消聲系統(tǒng)中的應用研究
基于粒子群優(yōu)化訓練的模糊控制數學建模方法
變電站高壓配電智能溫濕度控制裝置的研發(fā)與應用
檔案庫房溫濕度調控思考
模糊PID控制廢水pH值研究
金阳县| 砀山县| 合江县| 安岳县| 广州市| 故城县| 道孚县| 宜兴市| 镇远县| 体育| 福安市| 建昌县| 都昌县| 江口县| 磐石市| 湖州市| 虹口区| 凤台县| 长宁区| 冀州市| 板桥市| 黄龙县| 天峨县| 遂平县| 伊金霍洛旗| 建平县| 镇远县| 辽阳市| 兰坪| 德格县| 佳木斯市| 陵水| 台州市| 绥江县| 虎林市| 始兴县| 桑日县| 清河县| 明光市| 镇江市| 青田县|